Auger仪器:相关技术

三种其他的分析技术使用和AES相同的关键仪器组件。扫描式电子显微镜和电子探针微量分析都使用聚焦电子束来激发样品,X-射线光电子光谱采用电子能量分析仪来测量发射电子的能量。

扫描式电子显微镜

扫描式电子显微镜(SEM)仪器和AES使用类似的一次电子束。事实上,SEM性能通常会跟Auger仪器结合。二次和背向散射电子会需要单独的侦测器。为了产生图像,当电子束扫描过样品的栅格图案,这些电子讯号会被测量当作一次电子束位置的函数。

闪烁器-光电倍增器电子侦测器(在其发明者去世后,被称为Everhart-Thornley侦测器)测量二次电子。法拉第笼的较高电压会吸引更多带有较多样化轨道的二次电子。离轴侦测器的位置会有利于二次电子以主要的轨道朝向侦测器。这提供了二次电子图像的地形讯号特性。

扫描电子显微镜方法

背向散射电子通常会使用位于一次电子束磁极片的固体侦测器来进行测量。这种侦测器由跨过前表面的薄金导体二极管构成。背向散射(但不是二次)电子具有足够的能量来穿过前表面,并且产生电子电洞对,以在二极管中产生电流。

扫描电子显微镜方法

 二次和背向散射的电子讯号比Auger讯号更加强烈。因此,Auger电子测量会要求更强的一次电子束,来提供足够的Auger电子讯号。Auger仪器提供较高的一次电子束强度,并接受较大的电子束直径作为权衡。以横向分辨率作为代价,可以得到最大程度的Auger电子讯号。由于二次和背向散射的讯号更为强烈,只有SEM的一次电子束柱可以在横向分辨率上进行优化。然而,现代Auger仪器会提供相当高的SEM图像分辨率(< 10 nm)。大部分的独立Auger仪器都会配备二次和背向散射侦测器。

关于SEM(以及电子探针X-射线微量分析)的详细讨论,请参考J. I. Goldstein, D. E. Newbury, P. Echlin, D. C. Joy, C. Fiori, and E. Lifshin, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Plenum Press, New York, 1981;和D. E. Newbury, D. C. Joy, P. Echlin, C. E. Fiori, and J. I. Goldstein, Advanced Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Plenum Press, New York, 1986

电子探针X-射线微量分析

在电子探针X-射线微量分析中,利用电子束对样品进行轰击。和Auger过程竞争产生的X-射线会作为可测量的讯号。两种X-射线侦测器被广泛应用。能量色散光谱(EDS)主要依赖半导体侦测器,通常由LiSiEDS侦测器可以通过非弹性散射将X-射线转换为电子电洞对。操作原理类似于在RBS中使用的表面位障侦测器。波长色散光谱仪(WDS)取决于X-射线入射到晶体中发生的布拉格绕射。X-射线波长可以透过调整晶体角度和/或改变晶体来挑选,以提供不同的绕射面间距。这两个侦测器是互补的。

EDS系统同时侦测所有的X-射线能量,并接受X-射线发射的广泛立体角。因此,当样品是未知时,EDS可以更快更好地测量光谱。WDS提供较高的能量分辨率,对于分离重迭峰非常有用。此外,制动辐射对于较窄的峰会贡献较少的背景。另外,WDS的侦测器可以接收广泛的讯号强度。WDS可以用于在样品表面映像出具体元素的位置,以及低到100 ppm的元素定量。

X-射线光电子光谱

X-射线光电子光谱(XPS)测量由X-射线照射样品所产生的光电子能量分布。光电子能量会遵守爱因斯坦光电定律(动能 = 光子能量结合能)。Auger过程也会贡献峰给XPSXPS的理论和仪器会在另一个部分描述。